[实用新型]一种可调频宽频带压电发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压电发电装置，尤其涉及一种可调频宽频带压电发电装置。

背景技术

随着物联网技术的普及和发展，无线网络传感器也得到了广泛的应用。传统的化学电池因寿命短、常更换以及不环保等缺陷，使得如何为这些小尺寸、高密度的无线网络传感器节点供电成为了一个瓶颈问题。

压电发电装置具有结构简单、无污染、成本低和寿命几乎无限等优点，利用压电陶瓷的正压电效应，可以将周围环境中振动的机械能转换成电能，为无线传感器网络或无线电子设备提供电能。

在本实用新型发明之前，现有的压电发电装置大多都是采用悬臂型压电振子，其质量块、悬臂梁的长度和宽度都随着装置固定死，压电振子的振动频率不可调节，因而只能对某一频率的外界振动吸收效果较好，其它频率很难进行吸收，应用范围较窄。

中国专利CN 102412757 A公开了一种基频共振频率可调的悬臂型压电发电机，通过水平滑动质量块来改变悬臂梁的有效刚度，进而调节压电发电机的基频共振频率。这种调节方式对基频共振频率的调节还是很有限，悬臂梁的有效刚度完全取决于U型滑漕的长度。它只可以进行质量块的调节，无法同时调节质量块及悬臂梁的长度和宽度，另外它调节好以后，整个装置也只有一个振动频率，不具有多个共振频率，无法实现宽频带压电发电。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制一种可调频宽频带压电发电装置。

本实用新型的技术方案是：

一种可调频宽频带压电发电装置，其主要技术特征在于滑套套在内悬臂梁上并活动连接，内悬臂梁一端在夹紧装置中滑动连接，压电片贴覆在内悬臂梁靠近夹紧装置的一端，压电片上的电极面通过导线连接至能量存储和转换装置。

所述滑套上设置的螺钉定位滑套在内悬臂梁上的位置。

所述夹紧装置夹紧定位内悬臂梁。

所述夹紧装置固定在底座上。

所述内悬臂梁侧面上的弹簧连接限位板。

所述滑套侧面上设置透空的滑槽，与内悬臂梁侧面上的限位板对应。

所述压电片贴覆在靠近内悬臂梁的一侧或两侧面上。

本实用新型结构新颖，可调频宽频带压电发电装置，解决了现有压电振子的振动频率不可调节，只能对某一频率的外界振动进行吸收，应用范围较窄的缺陷。该压电发电装置可以同时调节悬臂梁的长度、宽度及悬臂梁末端质量块的质量，且沿夹紧装置滑槽方向设置了三组，这样的话整个装置可以进行多种宽频带的组合，实现了对不同振动频率的环境能量的收集，大大提高了压电发电装置的应用范围和能量转换效率。

本实用新型提供不仅可以调节质量块，还可以调节悬臂梁的长度和宽度来改变悬臂梁的有效刚度，进而调节压电发电装置的基频共振频率，从而实现对不同振动频率的环境振动进行能量收集。另外，还可以调节形成多种宽频带的组合，以适应环境中多变的振动能量，大大提高了压电发电装置的应用范围及能量转换效率。

附图说明

图1——本实用新型结构原理示意图。

图2——本实用新型内悬臂梁的结构示意图。

图中各标号表示对应的部件名称如下：

夹紧装置1、压电片2、螺钉3、质量块4、内悬臂梁5、滑套6、弹簧7、限位板8、滑槽9、底座10。

具体实施方式

如图1、2所示：

滑套6套在内悬臂梁5上，可在内悬臂梁5上自由滑动，并通过滑套6上的螺钉3来定位滑套6在内悬臂梁5上的位置；内悬臂梁5一端可在夹紧装置1中自由移动，并通过夹紧装置1来夹紧定位内悬臂梁5的位置，压电片2贴覆在内悬臂梁5靠近夹紧装置1的一端，压电片2上的电极面通过导线连接至能量存储和转换装置，夹紧装置1固定在底座10上；滑套6的侧面上设置滑槽9，滑槽9是透空的，内悬臂梁5侧面上设置弹簧7，弹簧7连接限位板8，限位板8与滑槽9对应、匹配，且可在滑槽9内移动。

本例中，内悬臂梁5与滑套6在夹紧装置1方向共有三组，每组的尺寸及滑套6末端的质量块4均相同。

本实用新型应用过程说明：

首先根据当前环境中的振动频率，滑动每组的滑套6至某一合适位置，并用螺钉3拧紧固定，将该压电发电装置调整到某个宽频带组合，当外界环境的振动频率接近某组内悬臂梁5的谐振频率时，将会使内悬臂梁5发生谐振，使得贴覆在其上的压电片2也随之变形，从而产生压电效应进行发电，最后将所有压电片2上的电极面，通过导线连接至能量存储和转换装置，供负载使用。由于整个装置具有多个谐振频率，外界环境的振动容易引起装置的谐振，可以高效地吸收环境中的振动能量，从而实现宽频发电。